2002年4月,林依晨主演个人首部电视剧作品《十八岁的约定》,正式出道;5月11日,在TVBS-G黄金娱乐台节目《元气唱片行》中担任助理主持人,首次主持外景。
2003年1月12日,主演青春偶像剧《我的秘密花园》,饰演个性古灵精怪的范小敏;9月12日,在喜剧电影《中国功夫少女组》中饰演少女组合成员之一叶丽珠。
2004年2月14日,林依晨主演的个人大银幕处女作《飞跃情海》上映,并凭该影片入围金马奖最佳女主角;4月4日青春偶像剧《我的秘密花园Ⅱ》在台湾中视首播,此剧在播出后收视率平均高达3.7;6月29日,林依晨在青春偶像剧《爱情合约》中饰演网咖的小老板成晓风,并为该剧首次献唱主题曲《孤单北半球》,而这首歌亦获得KTV和手机铃声下载连续12周冠军。
2005年1月,在古装神话爱情剧《天外飞仙》中饰演调皮捣蛋的七仙女,上演董永与七仙女的凄美爱情故事,这是其首次挑战古装角色,该剧开播一周便在南京地区的日平均收视率高达3.2,使林依晨在两岸三地赢得了颇高的人气与关注度,正式进军内地市场;9月,主演青春偶像剧《七年级生》,饰演拉拉队队长吴雅莉;同年,在偶像剧《恶作剧之吻》中饰演笨拙且不失可爱、莽撞又不失天真的袁湘琴,该剧在台湾播出后不但荣登偶像剧冠军宝座,更是称霸周日尼尔森总排行榜,并以4.53、4.36、4.07包办尼尔森周日收视前三名,随后湖南卫视买下该剧在中国大陆的播出版权,更名为《甜蜜再恋》于2009年1月首播,引起收视热潮。
2006年6月主演励志偶像电视剧《东方茱丽叶》在台湾八大综合台首播,林依晨在剧中饰演个性勇往直前、不畏挫折、具有极大设计天赋的林濑穗,取得了不俗的收视成绩,该剧于2008年7月登陆湖南卫视,收视份额高达3.18%。
2007年12月,主演的偶像剧《恶作剧之吻》的续集《恶作剧2吻》在台湾中视首播,以3.43平均收视率达成11连霸,刷新偶像剧有史以来首播最高收视纪录,而林依晨亦凭借此剧荣膺第43届金钟奖戏剧类最佳女主角,成为偶像剧史上折桂金钟视后的第一人。
2008年7月主演武侠剧《射雕英雄传》,饰演冰雪聪明的黄蓉;11月主演偶像剧《我的亿万面包》,饰演野蛮女友曾善美。
2009年5月签约爱贝克思,进军歌坛;10月发行个人首张音乐专辑《幸福遇见》,专辑发售两天便取得销量突破两万张的成绩;11月13~16日,林依晨受邀在香港葵青剧院主演舞台剧《男人与女人之战争与和平》,这是其首次出演舞台剧,同时挑战小公主、小狐狸及“贱人”等几个高难度角色。
2010年8月21日推出个人第二张专辑《美好的旅行》,专辑延续林依晨自出道以来一贯的清新自然风格,是其个人魅力在音乐上的一次全景释放,发行次日唱片销售数字达21,688张,突破首张专辑成绩,这也使林依晨在歌手道路上逐渐走向成熟。
2011年9月2日,林依晨由于身体原因发表声明:将暂停电视剧的拍摄工作,但并不会退出娱乐圈,未来重心将会放在电影上;18日都市爱情剧《我可能不会爱你》在民视无线台首播,林依晨在剧中饰演行动力满满、仗义执言的程又青,该剧在播出后以平均收视率2.80的成绩成为2011年民视收视率最高偶像剧,林依晨凭借此剧获得第47届金钟奖戏剧节目最佳女主角。
2012年年初,湖南卫视买下《我可能不会爱你》在中国大陆的播出版权,6月21日于金鹰独播剧场首播,该剧开播便在省级卫视晚间电视剧中取得收视第一的成绩,更以1.29的高收视创造了湖南卫视3个月以来的电视剧收视纪录,此后,该剧还在韩国、香港、日本及新加坡等地区播出,飙高的收视率使得林依晨口碑、人气皆满贯,话题效应一直不断;10月14日,主演的偶像爱情故事《恋爱恐慌症》在中国内地上映,林依晨饰演的是一个誓言不再轻易相信爱情的七年级生梁若晴。
2013年3月,林依晨推出首部图文书《美好的旅行》,该书回忆演艺十年的心路历程以及对人生各个阶段的思考;8月14日古装青春偶像剧《兰陵王》于大陆首播,林依晨饰演兰陵王妃杨雪舞,此剧在播出后获得市场份额百分之3.15,46城收视平均收视率百分之1.145的成绩,而大结局不仅问鼎收视冠军,更是创下自身最好收视纪录1.786,同时也创下浙江卫视2012年开播剧的最高收视;9月,林依晨正式暂别演艺圈,赴英国学习一年。
2014年1月,主演的警匪悬疑喜剧片《甜蜜杀机》在台湾上映,林依晨在片中饰演刚从警校毕业的暴冲的新进菜鸟女警官高依萍,此影片于3月7日在中国大陆上映;10月24日,爱情电影《我的情敌是超人》上映;12月,林依晨于英国伦敦大学中央演讲与戏剧学院硕士学位毕业。
2015年12月4日,主演的都市爱情片《杜拉拉追婚记》上映,林依晨饰演干练独立的职场女强人杜拉拉。
2016年4月,参与录制户外真人秀节目《非凡搭档》;9月23日,主演的职场爱情电影《234说爱你》上映,林依晨在片中饰演一个刚刚步入社会的职场新人简沛熏,这是其首次尝试大尺度类电影作品。
2017年1月16日,林依晨获得微博之夜微博年度女神;4月14日,其主演的爱情喜剧电影《爱情冻住了》上映,她在片中饰演都市女性曾梅宝;21日,与陈晓、姜武合作主演的悬疑惊悚类型影片《神秘家族》全国上映,其在片中饰演阳光又活泼的高中生苗苗;6月,搭档刘烨领衔主演都市情感剧《老男孩》,她在剧中饰演麻辣人师林小欧。
2019年1月8日,搭档张彬彬领衔主演的古装武侠剧《小女花不弃》在浙江卫视播出,她在剧中饰演圣女花不弃,被传说为唯一能打开宝藏的“密匙”,卷入多方争夺。
1982年10月29日,林依晨出生在台湾省宜兰县,童年时父母分居,高中时正式离婚。从小由妈妈一人把她与弟弟带大,林依晨主动挑起家庭的重担。由于薪资微薄又带着两个孩子,体弱多病的林妈妈常常只能靠信用卡应急,长年下来利滚利让家庭背负起了上千万的债务,这样的环境让依晨习惯了省钱节俭的生活。
2008年6月,林依晨被验出脑下垂体蝶鞍部出现约2厘米长的囊肿,需要动手术,2009年2月住院做手术治疗。
2014年10月29日,林依晨与林于超订婚;12月24日,两人在台北举办婚礼。
2009年6月11日,出席安徽卫视慈善晚会;7月1日,林依晨应邀参加“一元星梦·只有为你”公益活动。
2011年3月17日,林依晨于台北参加由台视TVBS主办的《送爱到日本·311赈灾募款晚会》,为3·11日本本州岛海域地震祈福。
林依晨工作时表现非常敬业,工作之余的她却十分低调,她产量不多,几乎是一年一部,即使当红封后,在她身上也看不到丝毫浮躁,这种低调的性格让她越来越走出指责,成为大家心目中的“高品质明星”。
林依晨凭借好运气一出道便是女一号,多年来形象清新,洁身自爱,私底下的她既是大学高材生,也热爱阅读,她看的大多与演艺圈无关的书本,可见其生活常识方面的吸收多元化发展。
生活中的林依晨随性,按自己的节奏生活,准备好了就复出拍戏,想休息时就在法国过自己的小日子。在英国伦敦读研学习表演的一年时光里,林依晨经常她素颜出镜,和华人留学生一起游欧洲的照片,娃娃脸的她看起来就像刚进校园的大学生,放缓了生活的节奏,让她重新找到真实的自己。